Призначення та пристрій випрямної установки ВУК-4000Т-02

Перетворювальні установки призначаються для перетворення електричного струму з змінного в постійний (випрямлячі), з постійного в змінний (інвертори), із змінної однієї частоти в інший інший частоти (перетворювачі частоти). Процес перетворення може відбуватися одночасно з регулюванням напруги. На електровозах змінного струму знайшли широке застосування випрямлячі, а останнім часом завдяки широкому поширенню керованих напівпровідникових вентилів застосовуються випрямлячі, що керуються, тобто випрямлячі з регулюванням напруги та інвертори (електровоз ВЛ80р), також з регулюванням режиму рекуперативного гальмування. Необхідність у перетворювачах на електрорухомому складі змінного струму обумовлена, перш за все, застосуванням тягових двигунів постійного струму, у той час як у контактній мережі змінна напруга 25 кВ частотою 50 Гц. Тому на електровозах встановлюють обладнання, яке в тяговому режимі знижує цю напругу до рівня, допустимого для тягових двигунів, перетворює змінний струм на постійний і регулює напругу. Зниження напруги здійснюється трансформатором і автотрансформатором, перетворення змінного струму на постійний - випрямлячем. Регулювання напруги може виконуватись у різний спосіб. За наявності у випрямлячах керованих вентилів регулювання напруги може здійснюватися випрямлячами. Випрямлювальні установки з некерованими вентилями встановлені на всіх електровозах змінного струму, крім ВЛ80р. Випрямні установки, в яких застосовані керовані вентилі - тиристори, використовуються на електровозах ВЛ80т і ЧС4Т для регулювання режиму реостатного гальмування шляхом зміни струму збудження тягових двигунів залежно віднеобхідної сили гальмування, швидкості та інших факторів. На електровозі ВЛ80р випрямно-інверторні перетворювачі виконані на керованих вентилях. Вони у режимі тяги виконують роль керованих випрямлячів, а режимі рекуперативного гальмування — керованих інверторів. Основним елементом всіх перетворювачів є вентиль. При проходженні через вентиль струму частина енергії втрачається - виділяється у вигляді тепла. Сучасні перетворювальні установки працюють порівняно з невеликими втратами енергії — трохи більше 2%. Однак, якщо не передбачити примусового охолодження — вентиляції, то ці втрати можуть призвести до неприпустимого нагрівання обладнання, насамперед самих вентилів. Тому вентилі монтують у спеціальних охолоджувачах - радіаторах з розвиненою поверхнею у вигляді ребер, а перетворювачі обладнають системою примусового охолодження потоком повітря. Для перетворювачів великої потужності потрібні десятки, інколи ж сотні вентилів. Струм і напруга повинні рівномірно розподілятися між усіма вентилями. Тому в перетворювачах використовують пристрої, що вирівнюють струм та напругу між вентилями. Нарешті, перетворювачі з керованими вентилями обладнують системою, що забезпечує подачу імпульсів, що відкривають на керуючі електроди тиристорів, системами захисту і сигналізації: Всі перелічені пристрої в комплексі складають перетворювальну установку.

Коротка характеристика випрямної установки ВУК-4000Т-02

Призначення. Випрямлювальне встановлення ВУК-4000Т-02 призначене для випрямлення змінного струму в постійний для живлення тягових двигунів. Конструкція. Конструктивно кожна випрямна установка виконана у вигляді двох блоків - шаф прямокутної форми, основу яких складає зварний металевий.каркас 1 (рис. 1). Оскільки кожен вентиль 3 з радіатором 4 повинен бути ізольований від сусідніх вентилів, радіатори укріплені на шпильках ізоляційних 6 і між ними прокладені ізоляційні прокладки. Шини 2, якими випрямні установки приєднані до ланцюгів трансформатора та двигунів, встановлені на ізоляторах 5. Вентилі одного плеча розташовані з одного боку, а вентилі іншого плеча - з іншого. У кожну з 12 паралельних гілок плеча входять чотири вентилі, розташовані один під одним. Радіатори охолоджуються потоком повітря, спрямованого від вентилятора через пристрій, що перемикає, зверху вниз. Корпуси вентилів з боку гнучкого виведення охолоджуються завдяки природній циркуляції повітря. На кожній секції електровоза встановлено чотири блоки випрямляльних установок ВУК-4000Т-02.

Малюнок 1 – Загальний вид випрямляючої установки ВУК-4000Т-02

Малюнок 2 – Фото випрямної установки

У кожному блоці розміщено по шість діодів із охолоджувачами. Установка укомплектована діодами ВЛ200-8 не нижче 8-го класу. Для зручності заміни діодів в експлуатації вони за значенням прямого падіння напруги розбиті на дві підгрупи, кожна з яких має таке маркування:

підгрупа I (0,52; .0,53; 0,54 В) - колір чорний;
підгрупа II (0,55; 0,56; 0,57; 0,58) - колір білий.

Одна випрямна установка містить 192 діоди. Плечо моста містить 4 послідовно і 12 паралельно з'єднаних діодів (рис.3).

Рисунок 3 – Схема з'єднань

Цифра 200 позначення діода вказує значення номінального прямого струму діода (200 А); клас діода характеризує значення зворотної напруги чи напруга лавинообразования; 8-й клас - не менше 869В. Основою кремнієвоївипрямного діода (рис. 4) служить тонка кругла пластинка з надчистого монокристалічного кремнію, що має електронну провідність. Як електроди випрямляючого елемента в кремнієвих діодах використані нікельовані вольфрамові диски, що припаюються з двох сторін до кремнієвої пластинки і захищають її від механічних пошкоджень. Для підвищення надійності роботи діода у зворотному напрямку бічну поверхню кремнієвої пластинки сточують на конус.

Малюнок 4 - Конструкція кремнієвого діода

Випрямляючий елемент 2 припаяний до масивної мідної основи 1, що представляє собою короткий болт з шестигранною головкою, на торці якої є циліндричне поглиблення для елемента випрямлення. Нарізка на стрижні болта служить для вкручування в тіло охолоджувача 8, сприяє кращому відводу тепла від діода. Зверху в основу завальцований сталевий циліндричний кожух 4, що захищає елемент випрямлення від впливу навколишнього середовища. До верхнього електрода елемента припаяний гнучкий дріт 3, що виходить назовні крізь ізолюючу втулку 5 зі свинцевого скла, укріплену у верхній частині кожуха. Зовнішній кінець гнучкого дроту верхнього виведення 6, є одним з електродів діода, забезпечений стандартним наконечником 7 для включення діода в ланцюг.

Фрагмент роботи з оформленням у форматі PDF можна переглянути ТУТ

У комплект входить креслення випрямної установки ВУК4000Т-02 на форматі А1 у програмі "Компас" (формат CDW)